第01-02章节概述幻灯片

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1、主 讲：李书琴 2012年10月,1,MATLAB语言程序设计,课程主要内容,2,第一章 概述 第二章 基本操作 第三章 图形功能 第四章 程序设计 第五章 数值计算功能 第六章 符号运算 第七章 工具箱使用与应用,3,第1章 MATLAB概述,1 MATLAB产生的历史背景 2MATLAB的功能与特点 3MATLAB的启动与退出 4. MATLAB桌面系统 5MATLAB的联机帮助 6. 搜索路径,4,1.MATLAB产生的历史背景,第1章 MATLAB概述,MATLAB的首创者是在数值线性代数领域颇有影响的Cleve Moler博士，他在讲授线性代数课程时，深感高级语言编程的诸多不便之处，

2、于是萌生了开发新的软件的念头，MATLAB（MATrix LABQratory，矩阵实验室）就基于这样的背景产生了，该软件采用了当时流行的EISPACK（基于特征值计算的软件包）和LINPACK（线性代数软件包）中的子程序，利用FORTRAN语言编写而成，现今的MATLAB已全部采用C语言改写，并使用户界面变得越来越好。,MATLAB的发展 1984年，MATLAB第1版(DOS版) 1992年，MATLAB4.0版 1994年，MATLAB 4.2版 1997年，MATLAB 5.0版 1999年，MATLAB 5.3版 2000年，MATLAB 6.0版 2001年，MATLAB 6.1版

3、 2002年，MATLAB 6.5版 2004年，MATLAB 7.0版,5,第1章 MATLAB概述,6,2. 功能与特点,1）功能 数值计算 （矩阵运算、插值与拟合、积分与微分、线性方程组、非线性方程组、特征值、常微分方程、概率统计、优化设计） 符号运算 （复合函数运算、符号矩阵、符号微积分、符号代数方程式、符号函数） 图形处理 (二维图、三维图、四维图） 程序设计 工具箱,第1章 MATLAB概述,工具箱分为功能性工具箱和学科性工具箱。 功能性工具箱主要是扩充其符号运算功能、图示建模仿真功能； 文字处理以及硬件实时交互功能； 学科性工具箱用于多种学科，如神经网络、小波分析、概率统计、计算

4、机仿真、偏微分方程、模型预测。,7,第1章 MATLAB概述,2）特点 友好的工作平台和编程环境 Windows标准界面，人机交互性强，操作简单。 简单易用的程序设计语言 MATLAB是基于C语言开发的，语法特征和C 相似 强大的科学计算及数据处理能力,8,第1章 MATLAB概述,应用广泛的模块集和工具箱功能强劲的工具箱 MATLAB 内容包括两部分核心部分和各种可选工具箱。核心部分有数百个内部函数，工具箱分为功能性工具箱和学科性工具箱。 实用的程序接口和发布平台 利用MATLAB编译器和C/C+数学库和图形库，将MATLAB程序自动转化为独立于MATLAB运行的C/C+代码；另外MATLA

5、B网页服务程序还容许在WEB应用中使用MATLAB程序,9,第1章 MATLAB概述,拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，并经过各种优化及容错处理。 出色的图形处理功能 不仅提供二维曲线和三维曲面的绘制和处理，而且提供一些软件没有的功能，例如图形的光照处理、色度处理及四维数据的表现，另外还有图形动画功能。,10,第1章 MATLAB概述,模块化的设计和系统级的仿真 源程序的开放性 缺点：速度较慢 （解释性语言）,11,第1章 MATLAB概述,MATLAB的应用领域 初衷是为了方便矩阵运算或者说数值运算，随着MATLAB软件的不断升级

6、， MATLAB已将工具箱延伸到了科学研究和工程应用的许多领域。,12,初识MATLAB 例1-1 绘制正弦曲线和余弦曲线。 x=0:0.5:360*pi/180; plot(x,sin(x),x,cos(x); 例1-2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。 p=3,7,9,0,-23; %建立多项式系数向量 x=roots(p) %求根,13,例1-3 求积分 quad(x.*log(1+x),0,1) 例1-4 求解线性方程组。 a=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b,14,第1章 MATLAB概述,3. 启动与退出 启动

7、 双击系统桌面的MATLAB图标启动 开始菜单的选项中选择MATLAB快捷方式启动 双击MATLAB的安装路径的bin子中的Matlab可执行文件 退出 quit命令,15,第1章 MATLAB概述,4. MATLAB桌面平台 桌面平台 （1） Matlab主窗口 （2）命令窗口 (Command Windows) （3）历史窗口 (Command History) （4）当前目录窗口 (Current Directory) （5）发行说明书窗口（Launch Pad） （6）工作间管理窗口,16,命令窗口 命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。 “

8、”为命令提示符，表示MATLAB正在处于准备状态。,17,一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。 但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。例如 p=15,m=35 p=15;m=35,18,续行标志符“” 如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。 3个小黑点称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。 在MATLAB里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。,19,第1章 MATLAB概述,联机帮助系统 （1）方法 “ ？”按

9、钮 “help” 下拉菜单的前四项中的任何一项 在命令窗口中执行helpwin、helpdesk或doc （2）命令窗口查询系列 Help系列 help:将显示当前的帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中的所有目录名称 help 函数类名 例如：help matfun help 函数名 例如：help inv,20,第1章 MATLAB概述,Lookfor函数： 当知道函数名而不知其用法时，Help命令帮助用户准确地了解函数的用法，当查找不知其确切名称的函数名时，可以用Lookfor命令查询根据用户提供的关键字搜索到的函数。 其他的帮助命令 exists: 变量检验函数 what：目录中文件

10、列表 who：内存变量列表 whos：内存变量详细信息 which：确定文件位置,21,第1章 MATLAB概述,联机查询 （1） 基本窗口介绍 （2） 演示界面 常用的命令和技巧 （1）若干个通用操作命令 Cd 改变当目录 Clear 清除内存中的所有变量和函数 Clc 擦除matlab工作窗口中所有显示的内容 Clf 擦除matlab当前窗口中的图形 Dir 列出指定目录下的文件和子目录清单 Disp 在运行中显示变量或文字内容 Echo 制运行文字指令是否显示 （2）命令行中的键盘按键,22,当前目录窗口和搜索路径 当前目录是指MATLAB运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下

11、的文件、函数可以被运行或调用。 将用户目录设置成当前目录也可使用cd命令。 例如，将用户目录c:mydir设置为当前目录，可在命令窗口输入命令： cd c:mydir,23,MATLAB的搜索路径 当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后，MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。 基本的搜索过程是： (1) 检查该命令是不是一个变量。 (2) 检查该命令是不是一个内部函数。 (3) 检查该命令是否当前目录下的M文件。 (4) 检查该命令是否MATLAB搜索路径中其他目录下的M文件。,24,设置M文件的路径 （1）Path 显示当前的MATLAB搜索路径 （2) Path(目录路径描述,pat

12、h ) 将指定路径加到原有搜索路径之前； (3) Path (path,目录路径描述, ) 将指定路径加到原有搜索路径之后 如:Path(c:user,path ) 将指定c:user加到原有搜索路径之前,25,管理搜索路径的路径管理器 改变系统默认搜索路径：“file”set path” 在左边目录区中 通过拖拉改变搜索路径按“refresh可使修改的路径本次有效”或按“save setings”可使修改结果以后生效。 加目录到搜索路径范围：“file”set path” “browse ”按钮选择文件夹”add to path” ”refresh” ” save setings”,26,演

13、示系统 在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入Demos，或者选择主窗口Help菜单中的Demos子菜单，打开演示系统,27,远程帮助系统 在MathWorks公司的主页(http:/)上可以找到很多有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信息资源。,28,第2章 基本操作命令,一、基本知识 二、向量运算 三、 矩阵运算 四、数组运算（元素对元素的算术运算） 五、关系运算 六、逻辑运算 七、数学函数,29,第2章 基本操作命令,一、基本知识,30,1.MATLAB的数据类型 数字 字符串 矩阵（数组） 单元型数据及结构型数据：以任意形式的数组

14、为元素的多维数组。,结构矩阵的元素可以是不同的数据类型，它能将一组具有不同属性的数据纳入到一个统一的变量名下进行管理。 建立一个结构矩阵可采用给结构成员赋值的办法。具体格式为： 结构矩阵名.成员名=表达式 其中表达式为矩阵表达式。,31,第2章 基本操作命令,2. 变量 用户自定义变量，以字母开始，长度不超过31个字符 注意： 变量名区分大小写，变量也存在作用域 数字变量的运算 简单的数字运算，直接在命令窗口下以平常的习惯的形式输入 数字的输入输出格式format format short 小数点后位（包括小数位） format long 小数点后位（包括小数位） format + forma

15、t compat (紧奏格式),32,3. 常量 固定常量 i,j :虚数单位 ans: 系统默认变量名. eps: 容许误差 pi: 代表 Inf: 正无穷大 Nan: 表示不定值,它由Inf/Inf或0/0 运算产生,33,第2章 基本操作命令,4.MATLAB语句和变量 变量=表达式; 表达式; (1)作用:类似于高级程序设计语言中的赋值语句 (2) 结果:为矩阵,矩阵用变量名来标识或 ans (3) 注意:;选中时,命令的执行结果不显示,34,第2章 基本操作命令,5.获取工作空间信息 who 显示工作空间中何存的变量名. whos 显示工作空间中各变量的属性(大小、元素个数,所占用的

16、字节数;元素精度 ）,35,第2章 基本操作命令,6.退出和保存工作空间 退出： quit或exit 保存：利用MAT文件可以把当前MATLAB工作空间中的一些有用变量长久地保留下来，扩展名是.mat save 装入： load 清除： clear 清除所有的变量 clear 清除指定的变量,36,第2章 基本操作命令,二、向量操作,37,(一) 向量产生 1.直接输入向量 向量元素用“”括起来，元素之间用空格、逗号或分号分隔，空格、逗号生成行向量，分号分隔生成列向量。 2. 用冒号表达式生成向量 格式：变量=n:s:m 功能：产生从n到m，步长为s的一系列值。,第2章 基本操作命令,38,举例1：x=1:1:5 产